автореферат диссертации по искусствоведению, специальность ВАК РФ 17.00.06
диссертация на тему: Дизайн художественных изделий на основе каменного литья - симиналов

Полный текст автореферата диссертации по теме "Дизайн художественных изделий на основе каменного литья - симиналов"

На правах рукописи

005004585

Игнатова Анна Михайловна

ДИЗАЙН ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ КАМЕННОГО ЛИТЬЯ - СИМИНАЛОВ

Специальность 17.00.06 «Техническая эстетика и дизайн»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-1 ДЕК 2011

005004585

На правах рукописи

Ц-Л1и/Л/

Игнатова Анна Михайловна

ДИЗАЙН ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ КАМЕННОГО ЛИТЬЯ - СИМИНАЛОВ

Специальность 17.00.06 «Техническая эстетика и дизайн»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре «Технология промышленной и художественной обработки материалов» в ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Черных Михаил Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Жукова Любовь Тимофеевна кандидат технических наук, профессор Барсуков Валерий Николаевич

Ведущая организация:

Естественнонаучный институт Пермского государственного научно-исследовательского университета

Защита состоится «21» декабря 2011 года в 11.00 на заседании диссертационного совета Д 212.236.04 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 1В.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим н правлять по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18., СПГУТД, уч ному секретарю. Тел/факс: 8 (812) 315-06-89; e-mail: sbutd@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственно университета технологии и дизайна.

Автореферат разослан «21» ноября 2011 года

Ученый се!фетарь диссертационного совета канд. искусствоведения, проф.

__Ванькович С.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Натуральный поделочный и строительный камень (гранит, мрамор и др.) благодаря богатству цветовой гаммы, текстуры и фактуры широко используется для оформления предметно-пространственной среды бытовых, общественных и промышленных объектов. Уникальный и неповторимый цвет и узор природного камня позволяют дизайнерам, архитекторам и мастерам гармонизировать любой ландшафт, интерьер или экстерьер. Спрос на натуральный камень остается высоким и стабильным. Однако, применение природного камня в дизайне художественных и архитектурно-строительных изделий связано с определенными проблемами, а именно, недостаточностью разведанных и освоенных месторождений, высокой стоимостью и дефицитностью природного камня, значительной стоимостью оборудования для его обработки, большим количеством образующихся отходов и высокой трудоемкостью, особенно при изготовление изделий сложной формы.

Существующие материалы-заменители природного камня (керамогранит, агломерат, бетонный камень и др.) менее дефицитны, обладают более низкой стоимостью, легче поддаются формообразованию и легко тиражируются. Однако, эстетические и функциональные свойства материалов-заменителей уступают аналогичным характеристикам природного камня. Материалы-заменители менее долговечны и могут быть экологически небезопасны.

Материалом наиболее близким по эстетическим и функциональным свойствам к натуральному камню является каменное литье, поэтому его целесообразно рассматривать в качестве альтернативы натурального природного камня. Каменное литье относится к группе синтетических минеральных сплавов (симиналов), представляет собой оксидный неметаллический материал, образующийся плавлением горных пород или техногенных образований основного и ультраосновного характера.

Симиналы обладают высокой абразивной и коррозионной стойкостью. Изделия из симиналов получают литьем с последующей кристаллизационно-отжигательной обработкой. Традиционно изделия из симиналов применяют в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности. Эстетические свойства симиналов и возможности их использования в качестве альтернативы натуральному камню для оформления предметно-пространственной среды не изучены.

Представляют научный интерес пути управления эстетическими свойствами симиналов - цветом, текстурой и фактурой, установление взаимосвязей между эстетическими свойствами симиналов и разновидностями компонентов и их соотношений в шихте. Возможность использования техногенных отходов в качестве компонентов шихты для синтеза симиналов позволяет организовать их производство на предприятиях, образующих данные отходы, что в свою очередь способствует решению проблемы утилизации, а также улучшению экологической обстановки и появлению дополнительных рабочих мест в производственном секторе экономики.

В связи с изложенным, разработка научных и технологических основ получения каменного литья - симиналов с улучшенными эстетическими свойствами, а также получения художественных изделий из них является актуальной задачей.

Актуальность работы подтверждается грантовой поддержкой Фонда содействия малым предприятиям по программе «У.М.Н.И.К», гранта конкурса «Ползуновские гранты», соглашением о сотрудничестве с агентством «Росмолодежь».

Цель диссертационной работы: разработать научные и технологические основы использования каменного литья - симиналов в дизайне художественных изделий.

Для реализации данной цели поставлены и решены следующие задачи: - проведен анализ опыта применения каменного литья в дизайне художественных изделий, выявлены перспективы в этом направлении;

- обоснован выбор материалов, методов и средств исследований петрургического сырья, каменного литья - симиналов и камнелитых изделий;

- проведена оценка пригодности и доступности сырьевого потенциала Пермского края для получения каменного литья - симиналов;

- проанализированы химический и структурный составы симиналов и определено влия ние этих показателей на комплекс органолептических, технологических и функцио нальных свойств каменного литья - симиналов.

Научная новизна:

1) Предложена классификация симиналов и художественно-промышленных изделий из них.

2) Разработана классификация признаков фактуры камнелитых изделий.

3) Установлено, что воспроизводимость элементов рельефа камнелитых изделий зависит н только от литейных свойств расплава, но и от материалов литейных форм; минимальны размер воспроизводимого рельефа при литье в песчано-глинистые формы составляет мм, в керамические - 2 мм, в металлические - 1,5 мм.

4) Установлено влияние химического состава компонентов шихты на цветность каменног литья. Показано, что коричневый, бежевый, серо-зеленый, голубой, темно-синий и черно синий цвета и оттенки симиналов достигаются при содержании в петрургическом сырь оксидов железа не более 3%, оксидов хромофоров (титана, цинка, марганца, никеля) н более 6%, фторидов щелочно-земельных металлов (кальция, натрия, калия) от 10 до 50° массы шихты.

5) Сформулированы принципы получения каменного литья - симиналов с контрастной про жилковой текстурой; установлено, что условиями ее достижения являются: температур расплава свыше 1500 °С и концентрации соединений железа, кальция и магния в диапазо не от 10 до 40%.

6) Установлено, что структура и свойства камнелитых изделий соответствуют аналогичны показателям изделий из природного камня, что доказывает целесообразность их исполь зования в качестве альтернативы природного камня.

Практическая полезность:

1) Разработанные технологические рекомендации позволяют управлять эстетическим свойствами (цветом, фактурой, текстурой) камнелитых изделий из симиналов.

2) Разработан типовой проект участка и технологические процессы изготовления малого нажных партий художественно-промышленных изделий из симиналов литьем в песчан глинистые формы.

3) На основе анализа пригодности и доступности минеральных ресурсов и техногенных о разований предложен проект инновационной программы развития камнелитейного пр изводства Пермского края.

Достоверность и обоснованность результатов. Достоверность результатов исследования подтверждается использованием современных экспериментальных методик, приборов технических средств (рентгеноспектральный микрозондовый анализ, силикатный анализ, термический анализ, петрографическая микроскопия, физико-механические испытания, из мерение нанотвердости и снятие профилограмм), и статистической обработкой эксперимен тальных данных. Полученные результаты согласуются с предыдущим исследованиям в об ласти теории и практики производства изделий из каменного литья.

Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсужд лись и получили одобрение на международных, всероссийских, региональных, межотрасл вых и областных научно-технических конференциях, форумах, семинарах и конвент; Пермь (2006-2009 г.); Иркутск (2008 г.); Омск (2008 - 2010 г.); Томск (2008 -2009 г.); Нов сибирск (2009 г.); Ижевск (2009-2011 г.); Ульяновск (2009 г.); Миасс (2009 г.); Ростов-н

4

Дону (2009 г.); Барнаул (2009 г.); Тула (2009 г.); Селигер (2009-2010 г.); Владимир, 2009; Москва (2009-2010 г.); Санкт-Петербург (2009 г.); Архангельск (2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 10 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, библиографического списка из 153 наименований и приложения на 2 страницах, изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков, 33 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведены доводы, обосновывающие актуальность диссертационной работы, определены цели и задачи, представлены научная новизна и практическая полезность, апробация, количество и виды публикаций, структура и объем работы.

В первой главе «Перспективы применения и основные направления исследования симиналов в дизайне художественных изделий» рассмотрены разновидности натурального камня и его заменителей, востребованных для оформления предметно-пространственной среды, приведены характеристики дизайна этих материалов, рассмотрена номенклатура художественных изделий из них, проанализированы достоинства и недостатки натуральных и искусственных материалов. Представлен обзор существующего опыта применения каменного литья в промышленности. По материалам Вагина В.В., Липовского И.Е., Дорофеева В.А., Хана Б.Х., Чечулина В.А., Ковалева Ю.Г. и др. проанализированы сырье, основные способы изготовления технических абразиво- и коррозионностойких камнелитых изделий и их свойства. Установлено, что уровень потребительских свойств (долговечность, твердость, стойкость к агрессивному воздействию) каменного литья - симиналов соответствует аналогичным характеристикам натурального камня и превосходит показатели материалов-заменителей. Определено, что сдерживающим фактором развития использования каменного литья - симиналов в качестве альтернативы натурального камня является отсутствие научных и технологических основ по достижению у них определенных эстетических составляющих (фактуры, цвета, текстуры). Кроме того, не способствует популяризации каменного литья и отсутствием рекомендаций по использованию региональных природных и техногенных разновидностей сырья. Отсутствие вышеобозначенных научных и технологических основ позволило определить пути для дальнейшей исследовательской деятельности в области разработки технологии изготовления художественных камнелитых изделий, а так же сформировать классификацию художественно-промышленных изделий из симиналов (рисунок 1).

В заключении главы определены цель и задачи диссертационного исследования.

Во второй главе «Материалы, методы и средства исследований петрургического сырья, симиналов и камнелитых изделий» представлены сведения о сырье для получения камнелитых изделий (горнблендит, базальт, хромитовая руда, доменный шлак, шликерные отходы, фторсодержащий шлам); методах и оборудовании для синтеза расплавов (опытная, лабораторная и опытно-промышленная плавильные печи, нагревательные печи камерного и туннельного типа для термической обработки); методах оценки эстетических свойств изделий из симиналов: фактуры поверхности, воспроизводимости рельефа, декоративности и способности к полированию; методах оценки функциональных свойств (долговечности); методах оценки физических (плотности и пористости), технологических (жидкотекучести) и эксплутационных свойств (водопоглощения, механических свойств, температуропроводности); методах и оборудовании для изучения состава (силикатный анализ), структуры и строения симиналов (петрографический анализ с использованием микроскопа Nikon Eclipse Е 600 POL, сканирующая растровая электронная микроскопия с использованием микроскопа JSM-6390, рентгенострукгурный анализа с использованием установки ДРОН-6, ИК-

спектроскопии с использованием спектрометра АА-6300, термического анализа с использ ванием прибора NETZSCH STA 409 PC/PG Luxx, идентификация с помощью изучения н; нотвердости с использованием прибора NanotestöOO).

Рисунок 1. Классификация художественно-промышленных изделий из симиналов

В третьей главе «Оценка пригодности и доступности сырьевого потенциала Пер ского края для получения синтетических минеральных сплавов» представлены резул таты обобщенного обзора нерудных минеральных ресурсов РФ, доказывающие, что наиб лее перспективными для получения каменного литья являются габброидные и базальтои ные породы Карелии, Крайнего севера, Красноярского, Алтайского и Пермского краёв. Ос бенность месторождений габброидных и базальтоидных пород, расположенных на террит рии Пермского края, заключается в высокой однородности состава пород и удобной фор залегания (их можно разрабатывать открытым способом, который является наиболее экон мичным).

Выполнены исследования минерального сырья габброидной и базальтоидной гру (Щегровитская свита, Дворецкий комплекс, Сарановский комплекс, Журавликский ко плекс, Усьвинский комплекс, Ломовское месторождение) и техногенного сырья (Кизело ские угольные отвалы пустой породы, зольные отходы Широковской и Добрянской ГРЭ Чусовской доменный шлак, Лысьвенские шликерные отходы) Пермского края.

Определена дислокация основных источников сырья для производства симинал Большинство рассматриваемых объектов находиться в непосредственной близости от на ленных пунктов, железнодорожных станций и объектов инфраструктуры (Березниковск Кизеловская, Закамская, Пермская, Широковская ГРЭС и ТЭЦ), что является дополните ным положительным отличием Пермской сырьевой базы для организации каменного литья

Из отечественной и мировой практики получения каменного литья известно, что высокое качество изделий обеспечивается при использовании сырья, обладающего следующими характеристиками: величина коэффициента кислотности в пределах 1,6-1,9, величина пи-роксенового модуля в пределах 3,0 - 3,2, температура плавления не выше 1300°С, величина вязкости не выше 300 Па-с, величина усадки не выше 14%, отсутствие структурных превращений в период охлаждения, наличие тугоплавких модификаторов в составе. Для установления уровня этих характеристик, предшественниками разработаны методики, которые хорошо зарекомендовали себя на практике.

Для установления характеристик пермского сырья, а соответственно и его пригодности к использованию в изготовление каменного литья - симиналов, использовались методики Хана А.Б. (пироксеновый модуль), Ниггли Г. И Чернова В.П. Дополнительно были применены силикатный, рентгеноструктурный и термический анализ.

В результате проведенных исследований, установлено, что минеральное и техногенное сырье Пермского края из определенных ранее месторождений имеет ультраосновной характер (5102 - 42-49, А1203 -13-25, MgO - 8-12, Ре203 - 8-16,% ), отличатся низким содержанием 8 - 0,01- 0,12,% и Р - 0,01-0,09, средний показатель коэффициента кислотности составляет 1,68, величина пироксенового модуля - в пределах от 2,4 до 3,2, суммарная усадка - 12 % (усадка в жидком состоянии + усадка при затвердевании +усадка в твердом состоянии), вязкостью в пределах от 200 до 220 Па-с. В минеральных разновидностях сырья обнаружены частицы тугоплавкого модификатора Сг203, а в техногенном - ТЮ2. Термический анализ образцов сырья, проведен в температурном диапазоне испытаний 20 - 1300°С при нагреве и 1300 - 600°С при охлаждении (скоростью нагрева и охлаждения - 20°С/мин), позволил установить, что его температура плавления находится в пределах 1180-1260°С. Реакции, происходящие в большинстве образцов сырья при охлаждении, в интервале 1300 -780°С (то есть до затвердевания) не сопровождаются фазовыми изменениями, приводящими к разрушению. На рисунке 2 представлен вид типовой диаграммы термических испытаний харктерной для пермского сырья.

Результаты исследований пермского сырья доказывают их пригодность, доступность и целесообразность использования для производства камнелитых художественных изделий.

20 30 40

Рисунок 2. Результаты термического анализа габброидных пород Пермского края (общая диаграмма нагрева и охлаждения)

В четвертой главе «Дизайн поверхности и цвета камнелитых изделий» выполнены исследования в области дизайна поверхности и цветности камнелитых изделий.

Представлена классификация видов поверхности камнелитых изделий и отдельная классификация способов достижения различного состояния фактуры.

Камнелитые изделия простой формы изготавливали преимущественно методом за1 ливки расплава в открытые формы без литниковой системы. При таком методе на «откры| той» поверхности отливки, затвердевающей на воздухе, фактура формируется ступенчат расположенными неровностями - «террасами» и имеет волнообразный характер. Установле но, что чем больше высота большинства неровностей относительно поверхности отливку тем выразительнее волнистый характер фактуры (рисунок 3).

1 ■ иледашькм (т>6ин» етадак 2 -

Вжрп зммьтоя миря«^*. иад

Розиер зерна фасовочных материалов, ии

Рисунок 3. Зависимость размеров волнообразных неровностей на поверхности отливок в зависимости от средней высоты неровностей

Рисунок 4. Зависимость параметров шероховатости Яш (1) и (2) от дисперсности формовочных материалов

Изделия более сложной конфигурации изготавливали в закрытые формы, имеющ^ одну и более плоскостей разъема, многократного или однократного использования.

Наиболее распространены формы из песчано-глинистой смеси однократного испол^ зования. Формирование фактуры поверхности при контакте с такой формой в наиболыпе степени зависит от фракционного состава формовочных материалов, использованных для и: готовления формы (рисунок 4). В таблице 1 представлены параметры шероховатости п^ верхности камнелитых отливок, полученных в формы, изготовленные из формовочных см* сей, содержащих компоненты различной дисперсности.

Минимальные значения параметров степени шероховатости поверхности камнелиты отливок, получаемых методом литья в песчано-глинистые формы, составляют: Яа=2,5 иго 17,2 мкм (при использовании формовочных материалов дисперсностью 0,14-0,18мм), максимальные параметры составляют: Ыа=20,8 мкм, Кга= 94,2 мкм (при использовании фо! мовочных материалов дисперсностью 0,28-0,4 мм). Полученные образцы поверхностей различной шероховатостью приняты за эталонные, их изображения использованы в атлас эталонных поверхностей (как рекомендации для скульпторов, проектировщиков и технол^ гов.

Таблица 1. Шероховатость поверхности камнелитых отливок при литье

№ образца смеси Зерновой диапазон песка, мм (марка песка) Вид используемой глины Параметры шероховатости Яа и Шп. мкм

1 до 0,14 (1К01А) коллоидная 2,92; 17,2

2 0,14-0,18 (1К016А) мелкодисперсная 2,5; 21,5

3 0,19-0,23 (1К02А) мелкодисперсная 12,9; 40,1

4 0,24-0,28 (1К025А) мелкодисперсная 23,2; 85

5 св. 0,28 (1К03А) грубодисперсная 20,8; 94,2

Для получения отливок из симиналов со сложной конфигурацией использовали керамические и металлические формы.

Фактура поверхности камнелитых отливок, полученных в керамических формах, зависит от пористости поверхностного слоя формы (рисунок 5, а), значения параметров шероховатости полученных образцов находятся в диапазоне от 11а=0,25 мкм, Ит= 1,8 мкм до Яа=2,0 мкм, Кт= 9,5 мкм.

Установлено, что при литье симиналов в металлические формы (кокиля) достигается наиболее высокое качество поверхности. При заливке расплава симиналов в металлические формы поверхностный слой отливок склонен к быстрому затвердеванию, что приводит к образованию в этом слое мелкокристаллической стекловатой структуры. Выявлена зависимость между толщиной остеклованного слоя и шероховатостью (рисунок 5, б). При толщине остеклованного слоя 0,5 мм формируется наиболее шероховатая фактура (11а=152 мкм). С увеличением толщины остеклованного слоя шероховатость снижается, однако, если толщина слоя превышает 1,5 мм велика вероятность образования поверхостных трещин. Установлено, что управлять толщиной остеклованного слоя можно, изменяя температуру нагрева стенок формы перед заливкой (рисунок 6).

1 I I Г

1Í 2» 2S 1J0 Толщине осеьпсвачного слоя, ми

а) б)

Рисунок 5. Зависимость параметра шероховатости Ка от пористости керамической формы (а)

и толщины остеклованного слоя (б)

500 550 600 650 700

Т, °С

Рисунок 6. Зависимость толщины остеклованного слоя от температуры кокиля

Рисунок 7. Положение координат оттенков полученных образцов на диаграмме RGB

Для симиналов на основе базальтоидных и габброидных пород характерным цветом является черный и темно-зеленый. В рамках исследования изменение цветности камнелитых

изделий достигается не за счет пигментарного окрашивания, а за счет введения в шихту соединений, влияющих на процесс структурообразования. В результате образовывались минеральные фазы кристаллы которых, обладали отличительными характеристиками оптического преломления. Их образование возможно при концентрации в шихте соединений железа в пределах 2-3% и присутствие оксидов-хромофоров в диапазоне 5-6%. Благодаря данному подходу в манипулировании цветом симиналов получали оттенки синего, коричневого и болотного цветов. В качестве окрашивающих компонентов использовали отходы эмалевого производства. В таблице 2 представлены рекомендованные шихтовые композиции для достижения различных цветов у симиналов. Достигнутые цвета симиналов отмечены на диаграмме RGB (рисунок 7).

Таблица 2. Шихтовые композиции и цвет материала, получаемого на их основе

№ Шихтовой композиции Соотношение компонентов шихты, мае. % Цвет

Доменный шлак Отходы шликера Фторсодержащий шлам

1 60 40 - Коричневый

2 30 70 - Бежевый

3 70 - 30 Серо-зеленый

4 50 - 50 Голубой

5 30 - 70 Темно-синий

6 10 - 90 Черно-синий

Дополнительно проведены исследования по оценке воспроизводимости рельефа при литье симиналов в песчано-глинистые формы. Величина размеров элементов рельефа таран-, тированно воспроизводимых отливками симиналов по моделям, установлены на образцах с канавками и выпуклостями различного размера и проверены на практике при изготовлении портретных барельефов (рисунок 8). Оценка воспроизводимости рельефа отливок относительно моделей проведена цифровым методом, подразумевающим сравнение изображений модели и отливки (рисунки 9 и 10). Установлено, что при литье в песчано-глинистые формы' минимальный воспроизводимый линейный размер элементов модели составляет 3 мм, при литье в керамические формы - 2 мм, а в металлические - 1,5 мм.

а б

Рисунок 8. Камнелитые портретные барельефы « A.C. Пушкин» (а) и «Н.Г. Славянов» (б)

г

ш&ш

\шу |

а

Рисунок 9. Результаты оценки воспроизводимости рельефов: а - модель ; б - отливка

Рисунок 10. Оценка воспроизводимости элементов рельефа, имеющих различные размеры: 1 а - 7 мм; б - 5-7 мм; в - 3-5 мм

В пятой главе «Эстетические и функциональные свойства симиналов» представ! лены результаты исследований потребительских (эстетических и функциональных) свойств симиналов, полученных в рамках настоящей работы.

Характеристика декоративности симиналов по стандартной методике, предусмотренной ГОСТ 30629-99 представлены в таблице 3.

Таблица 3. Декоративность каменного литья (симиналов)

Основной показатель декоративности Положительный признак декоративности Категория признака Характеристика признака Оценка, балл

Цветность I Ахроматический и хроматический 2

Насыщенность - Средненасыщенные 2

Цвет Светлота I, П, III Черный и оттенки серого 2

Цветовое предпочтение ш Рядовой 2

Однородность I Однородный тон 4

Сочетание цветов 1,11 Полихромные и монохромные 4

Рисунок 1,11 Слоистый и без рисунка 4,5

Текстура Структура п Среднезернистая, стекловатая 2

Просвечиваемость III Не просвечивается 1

Фактура Полируемость I Св. 160 ед. 5

Благодаря тому, что расплавы симиналов склонны к разделению на две несмешиваю-щиеся жидкости при определенных температурах, существует возможность достижения прожилковой текстуры этих материалов, которая напоминает текстуру мрамора и гранита. Контрастную текстуру (рисунок 11) достигали фиксированием расслоения расплава (дифференциации) при температуре расплава 1500°С и его последующей заливкой в форму без предварительного выстаивания расплава.

а б в

Рисунок 11. Образцы симиналов, обладающих контрастной текстурой: а - натуральный размер, б - ув. х15, в - ув. х 20

Оптической микроскопией установлено, что каменное литье на основе Пермского габбро-диабаза состоит из стекловато-аморфной, пироксеновой (20-90 мкм) и шпинелеоб-разной (10-50 мкм) структурных составляющих (рисунок 12, а). Сканирующей растровой электронной микроскопией (рисунок 12, б) показано, что структурные составляющие не соответствуют природным минералам в полной мере, а соответствуют им лишь частично, что позволяет, обоснованно считать каменное литье синтетическим материалом. ИК-спектроскопией установлено, что рациональное процентное содержание кристаллических структурных составляющих в симиналах составляет 75-78%, а аморфной не больше 20 %.

Л Л Ш ' " ®. ••• 11 X ер I

1 I рр ^

I Г^Н

та • >." -л ' !

а б

Рисунок 12. Структура симинала, полученного на основе Пермского габбро-диабаза: а - оптическая микроскопия (X 50, николи скрещены); б - электронная сканирующая микроскопия (X 1000)

Структурные составляющие симиналов исследованы методом наноиндентирования,! который позволяет определить их принадлежность к той или иной группе минералов и оце-| нить механические свойства. Результаты представлены на рисунке 13. I

шашнв

1 - - I

ММБк

* И 1 В I

ШшШ1мШШШШШ

, Рисунок 13. Результаты измерения нанотвердости:

а - участок для проведения замеров (Х1000); б - распределение значений твердости (Н, ГПа); в - распределение модуля Юнга (Е, ГПа)

Для определения характера абразивного износа проведены динамические измерения твердости (склерометрические испытания). Установлены значения твердости и модуля Юнга отдельных структурных составляющих симинала: хромшпинелид - 10 ГПа, 100 ГПа; пироксен - 3 ГПа, 90 ГПа; аморфная матрица - 1-2 ГПа, 70 ГПа. При изнашивании, отдельные структурные составляющие исполняют различные функции - твердые сопротивляются абразивному воздействию, более мягкие амортизируют удары и препятствуют развитию трещин.

Квалиметрическим методами установлено, что срок долговечности изделий из каменного литья составляет 150-200 лет, что позволяет классифицировать их как долговечные и относительно долговечные.

Проведенный комплекс исследований симиналов и камнелитых изделий показал целесообразность использования каменного литья в качестве заменителя не только природного камня, но и ряда других материалов (таблица 4).

Таблица 4. Сравнительные физико-механические характеристики каменного литья - симиналов и распространенных конструкционных материалов

^_ • .. _'___■

Харакгертстика Каменное .лшье Стекло Чугун Сталь Алюминий Дерево Бетон Природой камень

Плотность (г/см1) 23-3,0 2,2-2,6 7,0-8,0 7,7-7,9 2,1-2? 0,3-1,4 0,5-2^ 23-2,8

Истираемость, 0,03- 0,2 0,07-0,5 05-23 0,8-3.0 0,4-46 0,5-3 0,7-1,1 0,5-2

Коэффициент термического расширения, град1 (5-10)10« 0,4 10* 9,5-10« (10-13)10« (8-14)-10« (10-15)-10< (6-8)10« (6-11)-10«

Коэффициент теплопроводности, бт/м-К 1,5-2 1-1,15 62,8 45,4 202— 236 0,15 0,2-0,4 2-8

Предеапрочностнпри сжатие; МПа 200-250 500-800 600-700 380 400-420 50-70 180-220 100-250

Ударная вязкость, кНмг 1.5-3 1-1,5 20-30 50-120 100-140 30-50 2-4 2-7

Проведены исследования основных физических, механических и эксплутационных свойств цветных симиналов: плотность - 2,7 г/см3, пористость - 5%., водонасыщение - 0,2 %., температурный коэффициент линейного расширения - 5-Ю"6 град"1, коэффициент температуропроводности - 1,2-10 м3/ч, предел прочности на сжатие 180-220 МПа; морозостойкость 200 циклов и кислотостойкость в диапазоне 80-98%. Полученные данные доказывают, что цветные симиналы могут использоваться для изготовления художественных изделий наравне 1 с неокрашенными.

В конце главы представлены примеры художественных изделий из симиналов (изделия из каменного литья - симиналов комбинированные с натуральным камнем; плиты; объекты до

рожного, архитектурного и интерьерного дизайна из симиналов; составные композиции для каминной группы; примеры использования камнелигых изделий в дизайне интерьеров и архитектуре; малая пластика; украшения и паянные элементы составных композиций). Некоторые из готовых изделий полученных в рамках работы представлены на рисунке 14.

V Щж*

ШП ШВШШ 11 шяш^

Я Р

■■ ¡¡¡НВ

ияг

шаш

НИ ' - ' - '

РЩМ9Р

ш

Ш ЭТеЧ

Лк м^Д

Рисунок 14. Художественные камнелитые изделия из симиналов

В приложении «Технологические способы, средства и приемы воплощения результатов нсследовянщй дизайна художественных и технически гсамнелитыж изделий из симиналов»

представлены схемы оборудования для получения расплавов симиналов, сконструированного автором и типовой проект участка для изготовления малотоннажных партий художественно-промышленных изделий из симиналов литьем в песчано-глинистые формы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработанные классификация художественно-промышленных изделий из симиналов и классификация фактуры позволяют систематизировать проектирование изделий и технологических процессов их изготовления.

2. Доказана возможность и установлены пути управления эстетическими, функциональными и технологическими свойствами симиналов и изделий их них:

- цветность симиналов определяется содержанием в петрургическом сырье оксидов железа и хромофоров, фторидов щелочно-земельных металлов. Коричневый, бежевый, серо-зеленый, голубой, темно-синий и черно-синий цвета и оттенки достигаются при содержании оксидов

14

железа не более 3%, оксидов хромофоров не более 6% и фторидов щелочно-земельных металлов от 10 до 50%;

- воспроизводимость элементов рельефа и шероховатость фактуры зависит от материала литейных форм; минимальный воспроизводимый размер L при лотъе в песчано-глинистые формы составляет 3 мм, а параметр Ra изменяется от 2,5 до 21 мкм, при литье в керамические формы L=2 мм, Ra -от 0,25 до 2,0 мкм, при лшъе в кокиль L=l,5 мкм, R^ - от 0,4 до 1,2 мкм;

- текстура расслоения, близкая к текстуре натурального прожилкового камня, образуется при температуре расплава свыше 1500 °С и концентрации ионов железа, кальция и магния от 10 до 40%.

3. Проведенный комплекс исследований петрургаческого сырья, симиналов и изделий показал соответствие потребительских свойств камнелитых изделий из симиналов аналогичным характеристикам изделий из природного камня и целесообразность использования каменного лигья-симиналов в качестве заменителя природного камня.

4. Результаты выполненных исследований, спроектированные технологические процессы и типовой участок для производства малотоннажных партий художественно-промышленных изделий в совокупности с оценкой сырьевого потенциала Пермского края послужили основой для разработки инновационной программы развития камнелитейного производства Пермского края.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

Статья в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Игнатова A.M., Черных М.М., Кутергин A.A., Каминский М.М. Использование каменного литья для изготовления портретных барельефов и горельефов// Дизайн. Материалы. Технологии. - 2010. - №1. - С. 69-76.

2. Игнатова A.M., Черных М.М., Попов В.Л., Каминский М.М. Эстетика и технология изготовления камнелитых плит// Дизайн. Материалы. Технологии. - 2010. - №2. - С. 37-44.

3. Игнатова A.M., Черных М.М., Игнатов М.Н. Дизайн сувенирных изделий из каменного литья и природных материалов// Дизайн. Материалы. Технологии. - 2011. - №2. - С. 40-44.

4. Игнатова А. М., Игнатов М. Н., Черных М. М. Принципы выбора фактуры камнелитых изделий в зависимости от их функционального назначения и способы ее достижения// Дизайн. Материалы. Технологии. - 2011. - №3. - С. 34-40.

5. Игнатова A.M. Воспроизводимость элементов рельефа модели в дизайне камнелитых изделий// Дизайн. Теория и практика. - 2011. - №7. - С. 73-82.

6. Игнатова A.M. «Этнический ампир» - новый этап эволюции стиля, архитектуры, материалов и технологии [Электронный ресурс]/ A.M. Игнатова// Архитекгон: известия вузов. - Екатеринбург, 2011. - №2(34). - Режим доступа: http://archvuz.ru/numbers/2011_2/019.

7. Игнатова A.M. Перспективы использования синтетических минеральных сплавов в современной архитектуре, ландшафтном дизайне и благоустройстве [Электронный ресурс]/ A.M. Игнатова//Архитекгон: известия вузов. - Екатеринбург, 2011. -№3 (35). -Режим доступа: http://archvuz.ru/numbers/2011_3/04.

8. Игнатова A.M., Черных М.М., Игнатов М.Н. Каменное литье как заменитель природных материалов художественных и архитектурно-декоративных изделий// Стекло и керамика. -2011.- №6.-С.31-36.

9. Ignatova A. M., Chernykh M. M., Ignatov M. N. Fabrication of cast stone art and architectural-decorative articles.// Glass and ceramic/ - 2011. -Volume 68, Numbers 5-6. - P. 198-202.

Ю.Игнатова A.M., Черных M.M., Игнатов M.H. Материалы на основе синтетических минеральных сплавов для цветных дорожных покрытий// Архитектура и строительство России.- 2011.-№7.-С. 11-17.

Статьи, опубликованные в сборниках научных трудов конференций

П.Игнатов М.Н., Шундиков Е.Н., Игнатова A.M., Шундиков Н. А., Николаев М.М. Конструкция лабораторной малогабаритной электродуговой установки для плавки фтор-флогопита «ДКПП-05»//Тезисы докладов юбилейной НТК «Современные организационные, технологические и конструкторские методы управления качеством». - Пермь: ПГТУ, 2006. - с. 135-137.

12. Игнатова A.M., Юдин М.В. Аналитическая оценка пригодности нерудных материалов Пермского края для камнелитейного производства// Тр. VIII Всерос. школы-семинара с международным участием «Новые материалы. Создание, структура, свойства-2008».

- Томск: ТПУ, 2008. - с. 228 -231.

13.Игнатова A.M., Черных М,М. Чернов В.П. Разработка композиций шихт для получения цветного каменного литья//Тр. 5-ой междунар. конф. по проблемам горной промышленность, строительства и энергетики. - Тула, 2009. - С. 13-18.

14. Игнатова А.М. Типовой проект производства художественных и технических изделий каменного литья// Тр. конф. «Строительная наука - 2010». -Владимир, 2009. - С. 82-86.

15.Игнатова А.М., Черных М.М. Рекомендации по созданию камнелитых отливок с заданной степенью шероховатости// Сб. статей «Художественное материаловедение. Природный камень. Дизайн. Технологии» /МГГУ. - М., 2010. - С. 343-353.

16. Игнатова A.M. Разработка эталонов шероховатостей поверхностей каменного литья и условий их обеспечения/ЛЗестник Пермского государственного технического университета «Машиностроение. Материаловедение». - 2010. - №1. - т.12. - 2010. - С. 50-63.

П.Игнатова A.M., Черных М.М. Закономерности формирования и восприятия рельефа художественных, бытовых и ювелирных отливок из симиналов//Вестник Пермского государственного технического университета «Машиностроение. Материаловедение».

- 2010. - №4. - т.12. - 2010. - С. 76-87.

18. Ignatova A.M., Chikulaeva E.V., Chernih M.M., Ignatov M.N. Creating color liquation coatings based on blast furnace slag and industrial waste enamel production// Материалы третьей междунар. конф. «От наноструктуры, наноматериалов и нанотехнологий к наноин дустрии»/ИжГТУ. - Ижевск, 2011.- С. 38-40.

19. Игнатова A.M., Черных М.М., Игнатов М.Н. Дизайн художественных изделий на ос нове каменного литья - симиналов// Материалы XIV-ой Всероссийской НПК по спе циальности «Технология художественной обработки материалов»/ АГТУ. - Архан гельск, 2011. - С. 56-65.

Заявки на изобретения

20. Пат. заявка № 2011134569, приоритетная дата от 17.08.2011. Авторы: Игнатова A.M. Чикулаева Е.В., Попов В.Л., Игнатов М.Н. Цветное шлакокаменное литье.

Тираж 100 экз. Печать на ризографе. Отпечатано в ООО «Печатный салон «Гармония» г.Пермь, ул.Кирова, 34, т.(342) 212-01-13, 212-82-09.

Текст диссертации на тему "Дизайн художественных изделий на основе каменного литья - симиналов"

61 12-5/1233

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное общеобразовательное учреждение Высшего профессионального образования Ижевский государственный технический университет

На правах рукописи

Игнатова Анна Михайловна

ДИЗАЙН ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИИ НА ОСНОВЕ КАМЕННОГО ЛИТЬЯ - СИМИНАЛОВ

Специальность 17.00.06 «Техническая эстетика и дизайн» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор техн. наук, профессор Черных Михаил Михайлович

Ижевск - 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................ 6

1. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИМИНАЛОВ В ДИЗАЙНЕ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ.......................................................................................... Ю

1Л. Природный камень в дизайне художественных изделий..................... 10

1Л .1. Классификация природных камней....................................... 10

1Л .2. Характеристика дизайна..................................................... 11

1Л .3. Номенклатура художественных изделий из природного камня..... 13

1 Л.4. Достоинства и недостатки природного камня в дизайне

художественных изделий................................................... 16

1.2. Искусственный камень в дизайне художественных изделий.................. 18

1.2Л. Классификация искусственных камней.................................. 18

1.2.2. Характеристика дизайна.................................................... 19

1.2.3. Достоинства и недостатки искусственного камня в дизайне художественных и технических изделий................................ 21

1.3. Камнелитые материалы (симиналы) в дизайне художественных изделий 22

1.3.1. История применения каменного литья в дизайне художественных изделий............................................................................ 22

1.3.2. Классификация камнелитых материалов по составу, структуре, применению и цветовым характеристикам............................. 24

1.3.3. Характеристика дизайна и номенклатура художественных изделий из симиналов...................................................... 26

1.3.4. Сырьевые ресурсы, основные способы переработки и номенклатура изделий из симиналов.................................... 28

1.3.5. Перспективы применения симиналов в дизайне художественных изделии.......................... ................................................ 33

1.4. Актуальность, цель, основные направления и задачи диссертационной работы................................................................................... 34

2. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ ПЕТРУРГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ, СИМИНАЛОВ И КАМНЕЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ... 36

2.1. Сырьевые материалы............................................................... 36

2.2. Оборудование для синтеза симиналов .......................................... 36

2.3. Оборудование и методы проведения исследований......................................................37

2.3.1. Определение эстетических свойств..............................................................................37

2.3.1.1. Определение степени рельефности фактуры лицевой поверхности......................................................................................................................37

2.3.1.2. Оценка воспроизводимости художественного рельефа............38

2.3.1.3. Определение способности симиналов к полированию..............39

2.3.1.4. Оценка декоративности симиналов............................................................40

2.3.2. Определение технологических свойств....................................................................42

2.3.3. Определение эксплуатационных свойств................................................................43

2.3.3.1. Требования к образцам камнелитых материалов............................43

2.3.3.2. Определение плотности и пористости симиналов........................43

2.3.3.3. Определение водопоглощения симиналов................................43

2.3.3.4. Определение механических свойств симиналов..............................44

2.3.3.5. Определения коэффициента теплопроводности и температуропроводности ........................................................................................................45

2.3.3.6. Определение долговечности..............................................................................45

2.3.4. Исследование структуры симиналов..........................................................................48

2.3.4.1. Петрографические исследования..................................................................48

2.3.4.2. Растровая электронная микроскопия......................................................48

2.3.4.3. Силикатный анализ..................................................................................................49

2.3.4.4. Рентгеноструктурный анализ..........................................................................49

2.3.4.5. ИК-спектроскопия......................................................................................................50

2.3.4.6. Термический анализ................................................................................................50

2.3.4.7. Испытания на установление нанотвердости симиналов.... 51 3. ОЦЕНКА ПРИГОДНОСТИ И ДОСТУПНОСТИ СЫРЬЕВОГО ПОТЕНЦИАЛА ПЕРМСКОГО КРАЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ СПЛАВОВ.................................................................................................................................52

3.1. Классификация сырьевого потенциала Пермского края как петрурги-ческого сырья................................................................................52

3.1.1. Минеральные сырьевые ресурсы....................................................................................52

3.1.2. Техногенные сырьевые ресурсы......................................................................................54

3.2. Доступность и освоенность петрургического сырья Пермского края............55

3.3. Требования к петрургическому сырью................... ................................................56

3.4. Оценка пригодности петрургического сырья Пермского края............................59

3.4.1. Оценка по коэффициенту кислотности..................................................................59

3.4.2. Оценка по пироксеновому модулю..............................................................................60

3.4.3. Оценка по Ниггли П....................................................................................................................60

3.4.4. Оценка по методу Чернова В.П........................................................................................61

3.5. Экспериментальная оценка пригодности Пермского петрургического сырья......................................................................................................................................................................63

3.5.1. Петрографический анализ....................................................................................................63

3.5.2. Термический анализ...............................................................64

3.5.3. Рентгенофазовый анализ............................................................67

3.6. Исследование технологических свойств петрургического сырья Пермского края............................................................................................................................................................68

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ЕЛАВЕ................................................................................................................70

4. ДИЗАЙН ПОВЕРХНОСТИ И ЦВЕТА КАМНЕЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ............................72

4.1. Классификация разновидностей поверхностей, форм и способов их получения............................................................................................................................................................72

4.2. Поверхности камнелитых изделий при свободной заливке..........................................75

4.3. Поверхность камнелитых изделий при литье в песчано-глинистые формы... 77

4.4. Поверхность камнелитых изделий при литье в керамические формы....................82

4.5. Поверхность камнелитых изделий при литье в металлические формы..................84

4.6. Придание цветности камнелитым изделиям................................................................................86

4.7. Воспроизводимость художественного макрорельефа камнелитым расплавом............90

ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ЕЛАВЕ........................................................................................................................99

5. ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ СИМИНАЛОВ................................101

5.1. Эстетические свойства..............................................................................................................................101

5.1.1. Исследование декоративности симиналов............................................................101

5.1.2. Исследование явления ликвационной дифференциации в каменном литье............................................................................................................................................................104

5.2. Функциональные свойства....................................................................................................................108

5.2.1. Исследование долговечности симиналов................................................................108

5.2.2. Исследование физических, механических и химических свойств симиналов..........................................................................................................................................110

5.2.2.1. Исследование физических свойств цветного каменного литья........................................................................................................................................111

5.2.2.2. Исследование прочностных свойств цветных симиналов... 114

5.2.2.3. Исследование стойкости цветных симиналов в различных средах.....................................................................115

5.3. Исследование особенностей структуры камнелитых материалов полученных на основе Пермского сырья................................................................................117

5.3.1. Химический состав камнелитых изделий из Пермского сырья 117

5.3.2. Исследование структуры симиналов методом оптической микроскопии....................................................................................................................................................118

5.3.3. Растровая электронная микроскопия и ИК- спектроскопия симиналов из Пермского сырья...........................................................................121

5.3.4. Идентификация структурных составляющих камнелитых материалов методом наноиндентирования....................................................................124

5.4. Практические результаты по изготовлению художественных камн-

елитых изделий..................................................................................................................................................130

ВЫВОДЫ ПО ПЯТОЙ ГЛАВЕ................................................................................................................................141

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ......................................................................142

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................................................................................................................143

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................................................................146

ВВЕДЕНИЕ

Натуральный природный поделочный и строительный камень (гранит, мрамор и др.) благодаря богатству цветовой гаммы, текстуре и фактуре широко используется для оформления предметно-пространственной среды бытовых, общественных и промышленных объектов. Уникальный и неповторимый цвет и узор природного камня позволяют дизайнерам, архитекторам и мастерам гармонизировать любой ландшафт, интерьер или экстерьер. Спрос на натуральный камень остается высоким и стабильным. Однако, применение природного камня в дизайне художественных и архитектурно-строительных изделий связано с определенными проблемами, а именно, недостаточностью разведанных и освоенных месторождений, высокой стоимостью и дефицитностью природного камня, значительной стоимостью оборудования, большими отходами и высокой трудоемкостью обработки изделий, особенно сложной формы.

Существующие материалы-заменители природного камня (керамогранит, агломерат, бетонный камень и др.) менее дефицитны, дешевле, легче поддаются формообразованию, технологичнее, легко тиражируются. Однако, эстетические и функциональные свойства материалов-заменителей уступают аналогичным характеристикам природного камня. Материалы-заменители не долговечны и часто экологически небезопасны.

Материалом, приближающимся по эстетическим и функциональным свойствам натуральному камню, можно рассматривать каменное литье или синтетические минеральные сплавы (симиналы). Симиналы представляют собой оксидный неметаллический материал, образующийся плавлением горных пород или техногенных образований основного и ультраосновного характера.

Симиналы обладают высокой абразивной и коррозионной стойкостью. Изделия из симиналов получают литьем с последующим отжигом и применяют в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности. Эстетические свойства симиналов и возможности их использования в качестве заменителя натурального камня для оформления предметно-пространственной среды не изучены. Представляют научный интерес пути управления эстетическими свойствами сииналов - цветом, текстурой и фактурой - установление взаимосвязей между эстетическими свойствами симиналов и разновидностями компонентов и их соотношений в шихте. Организация производств с использованием техногенных отходов, находящихся

вблизи мест проживания населения, способствует решению экологической и социальной (занятость населения) проблем регионов. В связи с изложенным разработка научных и технологических основ получения каменного литья -симиналов и художественных изделий из них является актуальной.

Актуальность работы подтверждается грантовой поддержкой Фонда содействия малым предприятиям по программе «У.М.Н.И.К», гранта конкурса «Ползуновские гранты», соглашением о сотрудничестве с агентством «Росмолодежь».

Цель диссертационной работы: разработать научные и технологические основы использования каменного литья в дизайне художественных изделий. Для реализации данной цели поставлены и решены следующие задачи:

- проведен анализ истории, перспектив и основных направлений применения каменного литья в дизайне художественных изделий;

- обоснован выбор материалов, методов и средств исследований петрургического сырья, каменного литья - симиналов и камнелитых изделий;

- проведена оценка пригодности и доступности сырьевого потенциала Пермского края для получения каменного литья - симиналов;

- проанализированы химический и структурный составы симиналов и их влияние на комплекс органолептических, технологических и функциональных свойств.

Научная новизна:

1) Предложена классификация симиналов и художественно-промышленных изделий из них.

2) Разработана классификация признаков фактуры камнелитых изделий.

3) Установлено, что воспроизводимость элементов рельефа камнелитых изделий зависит от материалов литейных форм, минимальный размер воспроизводимого рельефа при литье в песчано-глинистые формы составляет 3 мм, в керамические -2 мм, в металлически -1,5 мм.

4) На основе анализа пригодности и доступности минеральных ресурсов и техногенных образований предложен проект инновационной программы развития камнелитейного производства Пермского края.

5) Установлено, влияние состава петрургического сырья на цветность каменного литья, показано, что коричневый, бежевый, серо-зеленый, голубой, темно-синий и черно-синий цвета и их оттенки достигаются при содержании в петрургическом сырье оксидов железа не более 3%, оксидов хромофоров (титана, цинка, марганца,

никеля) не более 6%, фторидов щелочноземельных металлов (кальция, натрия, калия) от 10 до 50% массы шихты.

6) Показано, что текстура расслоения, близкая к текстуре натурального ирожилкового камня, образуется в каменном литье при температуре расплава свыше 1500 °С и концентрации ионов железа, кальция и магния от 10 до 40%.

7) Установлено, что структура и свойства камнелитых изделий соответствуют аналогичным показателям изделий из природного камня, что доказывает целесообразность применения каменного литья в качестве заменителя природного камня.

Практическая полезность:

1) Разработанные технологические рекомендации позволяют управлять эстетическими свойствами (цветом, фактурой, текстурой) камнелитых изделий из симиналов.

2) Предложен проект участка и технологическая схема изготовления малотоннажных партий художественно-промышленных изделий из симиналов литьем в песчано-глинистые формы.

3) На основе анализа пригодности и доступности минеральных ресурсов и техногенных образований предложен проект инновационной программы развития камнелитейного производства Пермского края (приложение 3). Достоверность результатов исследования обоснована использованием

современных экспериментальных методик, приборов и технических средств (рентгеноспектральный микрозондовый анализ, силикатный анализ, термический анализ, петрографическая микроскопия, физико-механические испытания, измерение нанотвердости и снятие профилограмм), и статистической обработкой экспериментальных данных. Полученные результаты согласуются с предыдущим исследованиям в области теории и практики производства изделий каменного литья.

Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на международных, всероссийских, региональных, межотраслевых и областных научно-технических конференциях, форумах, семинарах и конвентах: Пермь (2006-2009 г.); Иркутск (2008 г.); Омск (2008 - 2010 г.); Томск (2008 -2009 г.); Новосибирск (2009 г.); Ижевск (2009-2010 г.); Ульяновск (2009 г.); Миасс (2009 г.); Ростов-на-Дону (2009 г.); Барнаул (2009 г.); Тула (2009 г.); Селигер (2009-2010 г.); Владимир, 2009; Москва (2009-2010 г.); Санкт-Петербург (2009 г.).

По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 10 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, библиографического списка из 159 наименований и приложения на 3 страницах, изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 81 рисунков, 33 таблицы.

1. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИМИНАЛОВ В ДИЗАЙНЕ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ

ИЗДЕЛИЙ

В данной главе представлены классификации, характеристики дизайна и сравнительный анализ достоинств и недостатков натурального камня и его искусственных аналогов. Симиналы рассматриваются, как самостоятельный вид материалов-заменителей природного камня. Рассмотрена классификация симиналов, сырья для их синтеза, технологические принципы производства, а так же номенклатура художественных камнелитых изделий. Определены условия необходимые для успешной конкуренции симиналов с натуральным камнем в сфере дизайна художественных изделий. В конце г�